《砼結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》演示稿-第5章第三講

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1、 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 與 砌 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 第 5章 砌 體 結(jié) 構(gòu)第 三 講中 南 大 學(xué) 土 木 工 程 學(xué) 院 建 筑 工 程 系 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4 砌 體 構(gòu) 件 承 載 力 計(jì) 算5.4.1 受 壓 構(gòu) 件5.4.2 局 部 受 壓5.4.3 軸 心 受 拉 、 受 彎 和 受 剪 構(gòu) 件5.4.4 網(wǎng) 狀 配 筋 磚 砌 體 構(gòu) 件 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件 承

2、載 力 主 要 影 響 因 素 ：5.4.1 受 壓 構(gòu) 件軸 壓 短 柱 （ e=0， 3）軸 壓 長(zhǎng) 柱 （ e=0， 3）偏 壓 短 柱 （ e0， 3）偏 壓 長(zhǎng) 柱 （ e0， 3）截 面 尺 寸 A砌 體 抗 壓 強(qiáng) 度 f高 厚 比 =H0/h長(zhǎng) 柱 、 短 柱偏 心 距 e=M/N軸 壓 柱 、 偏 壓 柱各 種 柱 的 承 載 力如 何 進(jìn) 行 計(jì) 算 ？ 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件 3的 軸 心 受 壓 構(gòu) 件 ； 破 壞 特 征 和 承 載 力 與 砌 體 抗

3、壓 強(qiáng) 度 試 件 相 同 。 3的 偏 心 受 壓 構(gòu) 件 ； 由 于 荷 載 偏 心 的 影 響 ， 其 承 載 力 低 于 軸 心 受 壓 短 柱 。uN f A euN f A 偏 心 受 壓 短 柱 的 承 載 力 偏 心 影 響 系 數(shù) ， e e 1.0 。 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件3的 軸 心 受 壓 構(gòu) 件 ； 由 于 高 厚 比 的 影 響 ， 其 承 載 力 也 低 于 軸 心 受 壓 短 柱 。0uN f A 3的 偏 心 受 壓 構(gòu) 件 ； 和 e的 共

4、同 影 響 ， 其 承 載 力 更 低 于 偏 心 受 壓 短 柱 。uN f A 軸 心 受 壓 長(zhǎng) 柱 的 穩(wěn) 定 系 數(shù) ，0 0 1.0 。偏 心 受 壓 長(zhǎng) 柱 的 承 載 力 影 響 系 數(shù) ， 0e 或 。 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件軸 心 受 壓 長(zhǎng) 柱 ： 0uN f A 偏 心 受 壓 長(zhǎng) 柱 : uN f A 軸 心 受 壓 短 柱 :偏 心 受 壓 短 柱 : uN f A euN f A 實(shí) 際 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 一 般 先 假 定 A和 f， 則 受 壓 構(gòu)

5、 件 承 載 力 的 計(jì) 算 ，最 終 可 歸 結(jié) 為 與 、 e有 關(guān) 的 承 載 力 降 低 影 響 系 數(shù) 的 計(jì) 算 。 綜 上 所 述 ， 各 種 柱 的 承 載 力 計(jì) 算 除 與 砌 體 抗 壓 強(qiáng) 度 f、 截面 尺 寸 A有 關(guān) 外 ， 主 要 取 決 于 、 e兩 個(gè) 影 響 因 素 。 e 0 、 、 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件 e( ) 規(guī) 范 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 ： 2e 11 ( )e i e 211 12( )e h e 2T T11 12( ) 3.5h

6、ie h 其 中 ， 3 212 12( )bhI hi A bh 因 塊 體 、 砂 漿 的 復(fù) 雜 受 力 狀 態(tài) ， 偏 壓 短 柱 截 面 應(yīng) 力 分 布 離 散 性 大 ， 很難 從 微 觀 準(zhǔn) 確 把 握 其 力 學(xué) 性 能 。 通 過(guò) 大 量 的 矩 形 、 T形 、 十 字 形 和 環(huán) 形 等 不 同 截 面 形 狀 受 壓 短 柱 的 破 壞 試 驗(yàn) ， 得 到 其 破 壞 荷 載 隨 偏 心 距 增 大 而 降 低 的 變 化 規(guī) 律 。 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu)

7、件 0( ) 22c 0iE H 因 截 面 材 料 不 均 勻 、 軸 線 彎 曲 以 及 軸 力 偏 心 等 初 始 缺 陷 而產(chǎn) 生 縱 向 彎 曲 ， 導(dǎo) 致 長(zhǎng) 柱 可 能 失 穩(wěn) 。 當(dāng) 截 面 應(yīng) 力 達(dá) 歐 拉 臨 界 應(yīng) 力 時(shí) ， 構(gòu) 件 處 于 臨 界 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ，破 壞 臨 界 應(yīng) 力 為 ： E為 砌 體 切 線 變 形 模 量 ： c1f fE 2c c 00 2A ifA f fE H 令 mln 1 fn n 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件 令 =H

8、0/i構(gòu) 件 長(zhǎng) 細(xì) 比0 22111 0 2 21 121 其 中 ， 對(duì) 矩 形 截 面 ： 公 式 推 導(dǎo) 過(guò) 程 ： 討 論 ： 如何 推 導(dǎo) ？0 0 2121212 12H HI hi A i h 令 21120 2 221 11211 1 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件 0 22111 0 2 21 121 其 中 ， 對(duì) 矩 形 截 面 ： 系 數(shù) 可 根 據(jù) 砂 漿 強(qiáng) 度 確 定 ： 當(dāng) f2 M5 時(shí) ， =0.0015； 當(dāng) f2 =M2.5時(shí) ， = 0.002

9、； 當(dāng) f2=0 時(shí) ， = 0.009。 令 =H0/i構(gòu) 件 長(zhǎng) 細(xì) 比 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件 ( ) 偏 心 受 壓 的 細(xì) 長(zhǎng) 桿 件 ， 因 初 始 縱 向 彎 曲 而 產(chǎn) 生 的 側(cè) 向 撓 曲變 形 ， 降 低 了 桿 件 承 載 力 ， 分 析 研 究 時(shí) 一 般 用 軸 向 力 附 加偏 心 距 ei 來(lái) 反 映 這 種 撓 曲 變 形 對(duì) 承 載 力 的 不 利 影 響 。 i 211 e ie 細(xì) 長(zhǎng) 柱 總 偏 心 距 e=e+ei。 規(guī) 范 以 系 數(shù)

10、 來(lái) 綜 合 考 慮 軸 心 力 偏心 距 e和 附 加 偏 心 距 ei對(duì) 承 載 力 的 影 響 。 利 用 短 柱 偏 心 影 響 系 數(shù) 公 式 ， 得 ： 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件 若 e=0時(shí) ， 則 應(yīng) 和 相 等 ， 即 ：i 01 1e i e 0 02i11 ei 20211 11 e i i 對(duì) 矩 形 截 面 ： 0 211 11 12 112eh i 01 112he 12hi 2i11 12 e eh 又 思 考 題 ： 非 矩 形 截 面 長(zhǎng) 柱 承

11、載 力 影 響 系 數(shù) 如 何 計(jì) 算 ？ 0 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件 公 式 分 析 ： 2 202 01 11 1 1 11 12 11 12e i ehi 矩 形 截 面 ： 與 砂 漿 強(qiáng) 度 等 級(jí) f2()、 (或 )、 e/h(或 e/i)有 關(guān) 。 當(dāng) e/h=0(即 e=0)時(shí) ， ； 當(dāng) ei=0時(shí) ， 。0 e e e2 21 11 ( ) 1 12( )e i e h 矩 形 截 面 ： 0 0 22 21 111 矩 形 截 面 ： 與 、 e有 關(guān) 的

12、 承 載 力 降 低 影 響 系 數(shù) 均 可 統(tǒng)一 采 用 的 公 式 進(jìn) 行 計(jì) 算 。 e 0 、 、 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 受 壓 構(gòu) 件(2) 受 壓 構(gòu) 件 承 載 力 計(jì) 算N f A 統(tǒng) 一 計(jì) 算 公 式 ： 注 意 事 項(xiàng) ：l 已 按 砂 漿 強(qiáng) 度 等 級(jí) f2、 、 e/h制 表 ,以 供 查 用 ； 其 中 ： 與 3對(duì) 應(yīng) 的 一 行 數(shù) 據(jù) 為 ， 與 e/h=0對(duì) 應(yīng) 的 一 列 數(shù) 據(jù) 為 。l 軸 壓 、 偏 壓 構(gòu) 件 的 取 值 規(guī) 定 ： 軸 壓 構(gòu)

13、件 ： 取 兩 向 高 厚 比 大 值 查 表 ； 偏 壓 構(gòu) 件 ： 當(dāng) 截 面 偏 心 方 向 邊 長(zhǎng) 另 一 方 向 邊 長(zhǎng) 時(shí) ， 除 按 偏 壓 計(jì) 算 外 ， 還 應(yīng) 對(duì) 較 小 邊 方 向 按 軸 壓 進(jìn) 行 驗(yàn) 算 。 (為 什 么 ?)e 0 2 2011 1 1e i i 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l 考 慮 不 同 種 類 砌 體 在 強(qiáng) 度 、 彈 性 模 量 以 及 變 形 性 能 等 方 面的 差 異 ， 其 應(yīng) 予 以 修 正 ： 燒 結(jié) 普 通 磚 、 多 孔 磚 ： 1.0

14、混 凝 土 及 輕 骨 料 混 凝 土 砌 塊 ： 1.1 蒸 壓 灰 砂 磚 、 粉 煤 灰 磚 、 細(xì) 料 石 、 半 石 料 石 ： 1.2 粗 料 石 、 毛 石 砌 體 ： 1.5l 偏 心 距 e宜 0.6y； 若 e較 大 ， 砌 體 受 壓 區(qū) 高 度 減 小 ， 剛 度 削 弱 ， 承 載 力 顯 著 降 低 ， 不 經(jīng) 濟(jì) 、 不 合 理 ！l 偏 心 距 超 過(guò) 限 值 的 設(shè) 計(jì) 方 法 ： 優(yōu) 先 采 取 措 施 減 小 e 增 大 截 面 尺 寸 改 用 配 筋 砌 體5.4.1 受 壓 構(gòu) 件 Ny 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonr

15、y Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受 壓5.4.2 局 部 受 壓 在 房 屋 建 筑 中 ， 承 受 上 部 墻 或 柱 傳 來(lái) 的 壓 力 的 基 礎(chǔ) 頂 面 、以 及 在 梁 或 屋 架 端 部 支 承 處 砌 體 的 截 面 上 ， 砌 體 局 部 面 積上 承 受 較 大 的 荷 載 ， 稱 為 砌 體 的 局 部 受 壓 。 根 據(jù) 局 部 受 壓 面 積 上 壓 應(yīng) 力 的 分 布 情 況 ， 分 為 局 部 均 勻 受壓 和 局 部 非 均 勻 受 壓 。局 部 均 勻 受 壓 局 部 非 均 勻 受 壓 中南大學(xué) Design of Conc

16、rete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受 壓(1) 局 部 均 勻 受 壓 承 載 力 計(jì) 算 局 部 均 勻 受 壓 ： 砌 體 局 部 截 面 上 承 受 均 勻 壓 應(yīng) 力 作 用 ； 根 據(jù) 壓 應(yīng) 力 作 用 的 位 置 不 同 ， 局 部 均 勻 受 壓 又 分 為 如 下五 種 基 本 情 況 ： 中 心 局 壓 、 邊 緣 局 壓 、 中 部 局 壓 、 端 部 局 壓 、 角 部 局 壓 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受

17、 壓 在 局 部 壓 應(yīng) 力 作 用 下 ， 砌 體 在 產(chǎn) 生 豎 向 壓 縮 變 形 的 同 時(shí) 還 產(chǎn) 生 橫 向 受 拉 變 形 ， 處 于 豎 向 應(yīng) 力 z和 橫 向 應(yīng) 力 x、 y共 同 作 用 的 受 力 狀 態(tài) 。 豎 向 應(yīng) 力 z和 橫 向 (x、 y方 向 )應(yīng) 力 x、 y在 砌 體 與 墊 板 接 觸 處 均 為 壓 應(yīng) 力 ， 且 各 自 為 最 大 值 ， 即 接 觸 處 砌 體 處 于 三 向 受 壓 狀 態(tài) ， 且 為 三 向 壓 應(yīng) 力 之 最 大 值 。 x、 y方 向 橫 向 拉 應(yīng) 力 x、 y在 離 墊 板 約 1 -2皮 磚 處 最 大 ， 當(dāng)

18、 其 值 超 過(guò) 砌 體 抗 拉 強(qiáng) 度 時(shí) ， 將 首 先 在 該 處 產(chǎn) 生 豎 向 裂 縫 。 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受 壓 因 縱 向 裂 縫 的 發(fā) 展 而 引 起 的 破 壞 ： 中 心 局 壓 時(shí) ， 在 離 墊 板 1 2皮 磚 處 首 先 出 現(xiàn) 縱 向 裂 縫 ， 然 后 向 上 、 向 下 ， 豎 向 、 斜 向 發(fā) 展 ， 最 終往 往 形 成 一 條 上 下 貫 通 的 主 裂 縫 而 破 壞 ， 這 是 最 基 本 的 破 壞 形 態(tài) 。 劈 裂 破 壞 ：

19、 縱 向 裂 縫 少 而 集 中 ， 一 旦 產(chǎn) 生 迅 速 貫 通 ， 初 裂 與 破 壞 荷載 很 接 近 ， 一 般 砌 體 面 積 大 而 局 壓 面 積 很 小 時(shí) 可 能 發(fā) 生 ， 應(yīng) 予 避 免 。 墊 板 下 的 局 部 壓 壞 ： 塊 體 、 砂 漿 強(qiáng) 度 過(guò) 低 ， 宜 構(gòu) 造 予 以 防 止 。 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受 壓 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 fl大 于 一 般 情 況 下 的 抗 壓 強(qiáng) 度 f， 其 原 因 ：l 套 箍 作 用 ： 未 直 接 承

20、受 壓 力 的 砌 體 像 套 箍 一 樣 ， 對(duì) 直 接 承 受 壓 力 砌 體 的 橫 向變 形 具 有 約 束 作 用 ， 使 與 墊 板 接 觸 的 砌 體 處 于 雙 向 或 三 向 受 壓 狀態(tài) ， 且 為 最 大 值 局 部 受 壓 區(qū) 砌 體 的 抗 壓 強(qiáng) 度 提 高 。Al局 部 受 壓 面 積 ， A0影 響 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 的 計(jì) 算 面 積 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受 壓 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 fl大 于 一 般 情 況 下 的 抗 壓 強(qiáng) 度 f，

21、其 原 因 ：Al局 部 受 壓 面 積 ， A0影 響 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 的 計(jì) 算 面 積l 應(yīng) 力 擴(kuò) 散 作 用 ： 盡 管 “ 套 箍 強(qiáng) 化 ” 對(duì) 角 部 和 端 部 等 局 部 受 壓 砌 體 的 作 用 不 明 顯 甚至 不 存 在 ， 但 只 要 存 在 有 未 直 接 承 受 壓 力 的 面 積 ， 就 有 力 的 擴(kuò)散 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 就 有 所 提 高 。 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受 壓Al局 部 受 壓 面 積 ， A0影 響 局 部 抗 壓 強(qiáng)

22、 度 的 計(jì) 算 面 積 Al/A0的 比 值 越 小 ， 則 套 箍 作 用 越 強(qiáng) ， 應(yīng) 力 擴(kuò) 散 越 充 分 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 就 越 高 。 砌 體 局 部 受 壓 時(shí) ， 盡 管 砌 體 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 得 到 提 高 ， 但 局壓 面 積 往 往 很 小 ， 這 對(duì) 工 程 結(jié) 構(gòu) 不 利 ， 容 易 引 起 砌 體 因 局壓 承 載 力 不 足 而 發(fā) 生 倒 坍 事 故 ， 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 引 起 重 視 。 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受 壓 考 慮 到

23、砌 體 (A0-Al ) 的 套 箍 作 用 和 應(yīng) 力 擴(kuò) 散 作 用 ， 局 部 受 壓 砌 體 的 抗 壓強(qiáng) 度 fl可 表 示 成 lf f其 中 ， 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 提 高 系 數(shù) ， 主 要 與 如 下 兩 個(gè) 因 素 有 關(guān) ：A l局 部 受 壓 面 積 ， A0影 響 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 的 計(jì) 算 面 積 l 局 部 荷 載 作 用 位 置 (以 系 數(shù) 來(lái) 考 慮 ， 10， 即 相 應(yīng) 的 局 部 抗 壓 強(qiáng) 度 提 高 系 數(shù) 3時(shí) ， 砌 體 可 能 發(fā) 生 劈 裂 破 壞 ； 對(duì) 于 中 部 局 部 受 壓 ， 當(dāng) A0/Al9， 即 相 應(yīng) 的 局

24、部 抗 壓 強(qiáng) 度 提 高 系 數(shù) 2時(shí) ，砌 體 可 能 發(fā) 生 劈 裂 破 壞 。 因 此 ， 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 應(yīng) 限 制 A0/Al比 值 (或 限 制 值 )以 避 免 局壓 砌 體 發(fā) 生 突 然 劈 裂 的 脆 性 破 壞 。 0 ( )a c hA h 1 10 ( )( )A a h hb h h h 0 ( 2 )bA h h 0 ( )aA h h 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受 壓中 心 局 壓 時(shí) ： 2.5； 為 避 免 局 壓 砌 體 發(fā) 生 劈 裂 破 壞 ，

25、規(guī) 范 規(guī) 定 ：l 對(duì) 于 磚 砌 體 ： 邊 緣 局 壓 時(shí) ： 2.0角 部 局 壓 時(shí) ： 1.5； 端 部 局 壓 時(shí) ： 1.25l 對(duì) 于 灌 實(shí) 多 孔 磚 砌 體 和 灌 孔 砼 砌 塊 砌 體 還 應(yīng) 滿 足 ： 1.5l 對(duì) 于 難 以 灌 實(shí) 的 多 孔 磚 砌 體 和 未 灌 孔 砼 砌 塊 砌 體 ： =1.0 0 ( )a c hA h 1 10 ( )( )A a h hb h h h 0 ( 2 )bA h h 0 ( )aA h h 中南大學(xué) Design of Concrete & Masonry Structures混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.2 局 部 受 壓l 梁 端 支 承 在 墻 、 柱 頂 面 ， 只 作 用 有 梁 端 傳 來(lái) 的 荷 載 Nl；l 梁 端 支 承 在 墻 、 柱 高 度 中 部 ， 作 用 有 梁 端 傳 來(lái) 的 荷 載 Nl和 上 部 結(jié) 構(gòu)傳 來(lái) 的 軸 向 壓 力 N0。(2) 梁 端 支 承 處 砌 體 的 局 部 受 壓 梁 的 撓 曲 變 形 和 支 承 處 砌 體 的 壓 縮 變 形 ， 使 梁 端 發(fā) 生 轉(zhuǎn) 動(dòng) 支 承 處 砌 體 局 部 受 壓 面 上 呈 現(xiàn) 不 均 勻 分 布 壓 應(yīng) 力 。